JP2972786B2 - ドライエッチング用ガス - Google Patents

ドライエッチング用ガス

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    • H01L21/306Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065Plasma etching; Reactive-ion etching

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はドライエッチング用
ガス及びそれを用いる半導体材料の加工方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】ICの製造において、ドライエッチング
技術は微細パターンの形成を可能にしたため、ウエット
エッチングに代わって、超LSI等の製造に使用されて
いる。半導体材料、例えば、二酸化シリコン(以下、S
iO2とも記す)のドライエッチングにおいては、その
下地となるシリコン(以下、Siとも記す)やポリシリ
コン(以下、PolySiとも記す)に対するSiO2
のエッチング速度比を充分に大きくするために、エッチ
ング用ガスとしては、CF4とH2との混合ガス、CHF
3、C26、C38、C48又はこれらの混合ガスが用
いられている。しかしながら、ドライエッチング用ガス
成分として用いられている前記CF4、CHF3、C
26、C38等の含フッ素ガスは、いずれも、大気中で
長寿命で地球温暖化係数が大きく、大気中に放出される
と長期間分解しないで滞留し、温室効果ガス(以下GH
Gとも記す)として地球の温暖化に寄与する。地球温暖
化は、現在騒がれている数ある地球環境問題の中でも最
大の問題であり、その防止のために1992年に気候変
動枠組み条約が採択され、現在同条約の締約国会議にお
いて、GHGの具体的な規制の方法及びそのスケジュー
ル化が議論されている。このような地球温暖化問題に対
応するために、各種のGHGの放出削減対策が検討さ
れ、多くの代替技術の開発が進められている。しかし、
半導体材料のエッチング用ガスの代替品については、有
効な代替物は見い出されていない。そのため現在の対応
策はエッチング使用後の排出ガスを分解することによ
り、大気中へのGHGの放出を抑制する方法が主流とな
っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は地球温暖化等
の地球環境の問題を生じることのないドライチング用ガ
ス及びそれを用いる半導体材料の加工方法を提供するこ
とをその課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、炭素とフッ素と水
素と酸素より構成され、炭素数2〜6のハイドロフルオ
ロエーテルを用いることにより前記課題を解決し得るこ
とを見い出し、本発明を完成するに至った。即ち、本発
明によれば、炭素、フッ素、水素及び酸素から構成さ
れ、炭素数2〜6のハイドロフルオロエーテルからなる
ドライエッチング用ガスが提供される。また、本発明に
よれば、前記ドライエッチング用ガスをプラズマ化して
得られるプラズマガスを用いて半導体材料を加工するこ
とを特徴とする半導体材料の加工方法が提供される。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明で用いるドライエッチング
用ガスは、炭素、フッ素、水素及び酸素から構成され、
炭素数2〜6のハイドロフルオロエーテルである。この
ハイドロフルオロエーテルにおいて、その沸点は80℃
以下、好ましくは20℃以下である。本発明者らは、こ
のハイドロフルオロエーテルの原子組成とエッチング効
果との関係について検討を加えたところ、下記式(1)
を満足するものがすぐれたエッチング効果を示すことを
見出した。 [C]/([F]+[O]−[H])<0.8 (1) 前記式[C]/([F]+[O]−[H])の好ましい
値Rは、0.7〜0.4、より好ましくは0.6〜0.
4の範囲である。前記式の値Rが0.8以上になると、
エッチングに際し、半導体表面に堆積するフルオロカー
ボン重合膜量が多くなり、半導体材料のエッチング阻害
が起きるようになる。本発明で好ましく用いられるハイ
ドロフルオロエーテルの具体例を示すと、例えば、CH
2OCF3(R=0.4)、CF3CHFOCF3(R=
0.43)、CF3CHFOCF3(R=0.43)、C
HF2CF2OCF2CF3(R=0.44)等が挙げられ
る。本発明で用いるドライエッチング用ガスは、プラズ
マ化してプラズマガスとして被加工物に適用される。
【0006】図1に本発明で用いるドライエッチング装
置の模式図を示す。図1において、1は真空容器を示
し、2,3は一対の平板状電極を示し、4はエッチング
すべき被加工物である。このドライエッチング装置を用
いて被加工物のエッチングを行うには、ドライエッチン
グ用ガスを導管6を介して真空容器1内に導入し、容器
内を真空に保持する。次に、高周波電源7を用いて電極
2,3に高周波電圧を印加して、対向する電極2,3の
間にプラズマを発生させ、導入したガスを分解及び励起
させて被加工物4をエッチングする。
【0007】本発明のドライエッチング用ガスは、各種
の被加工物に適用可能であるが、特に半導体材料に対し
て有利に適用される。半導体材料としては、二酸化シリ
コン、特に、シリコン膜やポリシリコン膜の表面に形成
した二酸化シリコン膜等が挙げられる。
【0008】本発明のドライエッチング用ガスは、大気
に放出されたときの大気寿命が著しく短く、地球温暖化
の問題を殆ど生じない。表1に、各種の含フッ素ガスの
大気寿命及び地球温暖化係数を示す。表1からわかるよ
うに、本発明のドライエッチング用ガスは、大気中では
極めて短寿命であり、既存の含フッ素エッチング用ガス
に比べて地球温暖化防止効果は大幅に改善されている。
【0009】
【表1】
【0010】
【実施例】次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明
する。 実施例1 図1に本発明の実施に使用したエッチング装置の摸式図
を示す。真空容器1内に対向して設けられた。一対の平
板状電極2,3内の下部電極2上にエッチングすべき被
加工物4を置く。ガス導入口6を通してエッチング用ガ
スとO2の合計流量90sccm、Heを10sccm
の割合で真空容器1内に導入して、容器1内の圧力を6
0mTorrに保持した。次に高周波電源7を用いて電
極に高周波電力(周波数400KHz、出力600W)
を印加して対抗電極2,3間にプラズマを発生させ、導
入されたガスを分解及び励起させて上記被加工物4のエ
ッチングを行った。エッチングに使用したガスは、HF
E−134(CHF2OCHF2)、HFE−245(C
3OCF2CF3)、HFE−329(CHF2CF2
CF2CF3)及びHFE−347(CH3OCF2CF2
CF3)の4種類であった。4種類のHFEのSiO2
エッチング速度の測定結果を表2に示す。なお、エッチ
ング速度は1分間当りにSiO2表面から除去されるS
iO2量を厚さ(Å)で示したものである。
【0011】
【表2】
【0012】実施例2 実施例1と同じエッチング装置を使用し、同じ条件(O
2濃度ゼロ%)でHFE−329(CHF2CF2OCF2
CF3)を用いて試験した。今回の試験では、SiO2
エッチング速度の他に、Poly−Siに対する選択比
及びフォトレジストに対する選択比を測定した。SiO
2のエッチング速度は3017Å/minであり、この
ときPoly−Siに対する選択比は16.5、フォト
レジストに対する選択比は12.2となり、SiO2
ッチング速度及び選択比ともに既存エッチングガスと同
等かそれ以上の性能を確保できた。またこのときO2
加の効果を見るために、HFE−329+O2の合計流
量を90sCCmに保ちながらO2添加量を上記の0%
から10%、20%と増加させた。結果はO2添加量1
0%のときは、SiO2のエッチング速度は3176Å
/min、Poly−Siに対する選択比は1.7、フ
ォトレジストに対する選択比は1.3であり、O2添加
による効果は認められなかった。なお、前記Poly−
Siに対する選択比は、Poly−Siのエッチング速
度に対するSiO2のエッチング速度の比を示し、フォ
トレジストに対する選択比は、フォトレジストのエッチ
ング速度に対するSiO2エッチング速度の比を示す。
【0013】実施例3 実施例1と同じ装置を用いて、同じ条件でHFE−22
7(CF3CHFOCF3)を用いてエッチングを行っ
た。結果は、O2添加量0%のときは、SiO2のエッチ
ング速度は3632Å/min、Poly−Siに対す
る選択比は16.9、フォトレジストに対する選択比は
11.1であり、O2添加量10%のときは、SiO2
エッチング速度は3084Å/min、Poly−Si
に対する選択比は4.2、フォトレジストに対する選択
比は2.9であった。またO2添加量20%のときは、
SiO2のエッチング速度は2147Å/min、Po
ly−Siに対する選択比は1.5、フォトレジストに
対する選択比は1.2であった。実施例2と同様にHF
E−227単独でSiO2エッチング速度及び選択比と
もに充分にあり、またO2添加による効果は認められな
かった。
【0014】
【発明の効果】本発明のドライエッチング用ガスは、従
来用いられている含フッ素ガスと同等かそれ以上のすぐ
れたエッチング効果を示し、しかも地球温暖化等の深刻
な地球環境上の問題を生じない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に適用されるドライエッチング装置の1
例を示す摸式図である。
【符号の説明】
1 真空容器 2,3 電極 4 被加工物 5 排気管 6 ガス導入管 7 高周波電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 000002004 昭和電工株式会社 東京都港区芝大門1丁目13番9号 (73)特許権者 000002200 セントラル硝子株式会社 山口県宇部市大字沖宇部5253番地 (73)特許権者 000002853 ダイキン工業株式会社 大阪府大阪市北区中崎西2丁目4番12号 梅田センタービル (73)特許権者 000003034 東亞合成株式会社 東京都港区西新橋1丁目14番1号 (73)特許権者 000174851 三井・デュポンフロロケミカル株式会社 東京都千代田区猿楽町1丁目5番18号 (74)上記9名の代理人 弁理士 池浦 敏明 (72)発明者 関屋 章 茨城県つくば市東1丁目1番 工業技術 院物質工学工業技術研究所内 (72)発明者 高垣 哲也 東京都千代田区丸の内3丁目2番2号 社団法人日本電子機械工業会内 (72)発明者 森川 眞介 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社中央研究所内 (72)発明者 山下 俊一 東京都千代田区丸の内1丁目2番1号 関東電化工業株式会社内 (72)発明者 高市 侃 東京都港区芝大門1丁目13番9号 昭和 電工株式会社内 (72)発明者 日比野 泰雄 埼玉県川越市今福中台2805番地 セント ラル硝子株式会社化学研究所内 (72)発明者 古高 靖久 大阪府摂津市西一津屋1−1 ダイキン 工業株式会社化学事業部内 (72)発明者 岩崎 正巳 東京都港区西新橋1丁目14番1号 東亞 合成株式会社内 (72)発明者 大塚 宣文 東京都千代田区猿楽町1丁目5番18号 三井・デュポン フロロケミカル株式会 社内 審査官 柳 和子 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C09K 13/08 H01L 21/3065 C23F 1/12,4/00 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭素、フッ素、水素及び酸素から構成さ
    れ、炭素数2〜6のハイドロフルオロエーテルからなる
    ドライエッチング用ガス。
  2. 【請求項2】 該ハイドロフルオロエーテルが、下記式 [C]/([F]+[O]−[H])<0.8 (式中、[C]は炭素原子の数、[F]はフッ素原子の
    数、[O]は酸素原子の数及び[H]は水素原子の数を
    示す)を満足するハイドロフルオロエーテルである請求
    項1のドライエッチング用ガス。
  3. 【請求項3】 ハイドロフルオロエーテルが、CHF 2
    OCF 3 、CF 3 CHFOCF 3 又はCHF 3 CF 2 OCF 2
    CF 3 である請求項1のドライエッチング用ガス。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかのドラエッチン
    グ用ガスをプラズマ化して得られるプラズマガスを用い
    て半導体材料を加工することを特徴とする半導体の加工
    方法。
  5. 【請求項5】 該半導体材料が、二酸化シリコンである
    請求項4の方法。
  6. 【請求項6】 該半導体材料が、シリコン膜又はポリシ
    リコン膜の表面に形成した二酸化シリコン膜である請求
    項4の方法。
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